Jak Toro Rosso monitoruje pohyby přední části podlahy? LVDT snímačem

Kvůli novým testům FIA musely všechny týmy upravit přední část své podlahy. U mnohých se objevilo zpevňující uchycení k monopostu, jiné týmy sáhly k zesílení struktury bez viditelné změny.

U týmu Toro Rosso se objevil na úchytu mezi podlahou a šasi zajímavý prvek, který zdánlivě připomínal tlumič. Ve skutečnosti se jednalo o lineární proměnný diferenciální transformátor (linear variable differential transformer - LVDT) - což zní složitě, ale jednoduše řečeno jde o magnetický snímač pro kontaktní detekci posunu, který sloužil k měření pohybů přední části podlahy.

Přední část podlahy vozu Toro Rosso STR5

Jak funguje?LVDT je tvořen soustavou tří válcových cívek (viz diagram), přičemž samostatná první cívka tvoří primár a druhé a třetí vinutí jsou zapojeny sériově ve vzájemné protifázi (jejich napětí se mezi sebou odečítají) a vyvedeny jako sekundár. Potud se vše podobá běžnému transformátoru. Proti němu je však zde feromagnetické jádro (kotva) připevněno na zmíněné tyčce nebo je prostě její pevnou součástí a je tedy pohyblivé v rámci zmíněného dutého válce. Primární vynutí, které bývá umístěno v prostoru mezi oběma sekundárními vinutími, je napájeno sinusovým signálem konstantní frekvence a napětí.

I když je taková detekce předmětů a pohybu z mechanického hlediska kontaktní, z pohledu elektrického jde kompletně o galvanicky oddělené, tedy bezpečné bezkontaktní měření, kde hlídaný objekt není součástí elektrického obvodu a tedy může být libovolného složení a může mít libovolné elektrické či magnetické vlastnosti. Pouze musí být dostatečně pevný. Tento princip se dále vyznačuje velmi dlouhou životností, vysokou spolehlivostí a teoreticky neomezeným rozlišením, které je pak dáno až následnou digitalizací na A/D převodníku a digitálním zpracováním, které je dnes nejběžnější. Týmy F1 díky němu tak mohou sledovat i nejmenší odchylky přes telemetrii v reálném čase.

LVDT snímač nad podlahou Toro Rosso v Suzuce

Proč LVDT?Pro detekci přiblížení či měření pohybu je běžnější spíše využití bezkontaktních indukčních či magnetických snímačů.  LVDT senzory jsou však vhodné všude tam, kde panují velmi náročné tepelné, tlakové, radiační či jiné podmínky, které neumožňují nasadit senzory s integrovanou elektronikou, nebo v případě měření materiálu s nevyhovujícími vlastnostmi pro použití indukčních či kapacitních snímačů. Navíc se jedná o principiálně jednoduchou metodu, kterou lze i minimálním použitím dnešní sofistikované elektroniky přesně a spolehlivě měřit.

Toro Rosso potřebovalo levně a jednoduchým a přesným způsobem měřit pohyby přední části podlahy. Tým totiž s Red Bullem na rozdíl od většiny ostatních dosahují pevnosti ohybu prostřednictvím bočních struktur, nikoliv uchycením k vozu. Protože si při různých úpravách potřebuje zjistit odchylky na okruhu, aby neporušovali zpřísněná pravidla týkající se pevnosti přední části, využívají LVDT snímače.

Zdroje: Scuderia Toro Rosso, Antonín Vojáček (automatizace.hw.cz)